Пертехнетат

ион Пертехнетат- ( / p ər ˈ t ɛ k n ə t eɪ t / ) [1] представляет собой оксианион с химической формулой TcO −
4 . Его часто используют в качестве удобного водорастворимого источника изотопов радиоактивного элемента технеция (Tc). В частности, он используется для переноски 99 м Изотоп Tc (период полураспада 6 часов), который обычно используется в ядерной медицине в нескольких процедурах ядерного сканирования.
Пертехнетат плохо гидратируется как [TcO 4 (H 2 O) n ] - и [TcO 4 (H 2 O) нм ] - [ Н3О ] + m (n = 1–50, m = 1–4) кластеров, которые были продемонстрированы с помощью моделирования с помощью DFT. Первая гидратная оболочка TcO 4 - асимметричен и содержит не более 7 молекул воды. Только три из четырех атомов кислорода TcO 4 - образуют водородные связи с молекулами воды. [2]
Соль технетата (VII) представляет собой соединение, содержащее этот ион. Пертехнетатные соединения представляют собой соли технетиновой (VII) кислоты . Пертехнетат аналогичен перманганату , но обладает небольшой окислительной способностью. Пертехнетат обладает более высокой окислительной способностью, чем перренат. [3]
Понимание пертехнетата важно для понимания загрязнения технецием окружающей среды и управления ядерными отходами . [3]
Химия
[ редактировать ]ТсО −
4 является исходным материалом для большей части химии технеция. Пертехнетатные соли обычно бесцветны. [4] ТсО −
4 получают окислением технеция азотной кислотой или перекисью водорода. Пертехнетат-анион подобен перманганат- аниону, но является более слабым окислителем . Он тетраэдрический и диамагнитный. Стандартный электродный потенциал для TcO −
4 / ТсО
2 составляет всего +0,738 В в кислом растворе по сравнению с +1,695 В для MnO. −
4 / МnО
2 . [5] Из-за пониженной окислительной способности TcO −
4 стабилен в щелочном растворе. ТсО −
4 больше похож на РеО −
4 . В зависимости от восстановителя TcO −
4 можно преобразовать в производные, содержащие Tc(VI), Tc(V) и Tc(IV). [6] В отсутствие сильных комплексообразующих лигандов TcO −
4 восстанавливается до степени окисления +4 за счет образования TcO.
2 гидрат. [5]
Некоторые металлы, например актиниды, [7] барий, скандий, иттрий [8] или цирконий [9] может образовывать комплексные соли с пертехнетатом, что сильно влияет на его поведение при экстракции жидкость-жидкость. [10]
Подготовка 99 м ТсО 4 −
[ редактировать ]99 м
Тс
легко доступен в высокой радионуклидной чистоте из молибдена -99, который распадается с вероятностью 87% до 99 м
Тс
. Последующий распад 99 м
Тс
приводит либо к 99
Тс
или 99
Ру
. 99
Мо
может быть произведен в ядерном реакторе путем облучения молибдена-98 или молибдена природного происхождения тепловыми нейтронами, но сегодня этот метод не используется. В настоящее время, 99
Мо
восстанавливается как продукт реакции ядерного деления 235
В , [11] отделяется от других продуктов деления посредством многоступенчатого процесса и загружается в колонну из глинозема, которая образует ядро реактора. 99
Мо
/ 99 м
Тс
радиоизотопный генератор.
Как 99
Мо
непрерывно распадается на 99 м
Тс
, 99 м
Тс
можно периодически (обычно ежедневно) удалять, промывая соляной раствор (0,15 М NaCl в воде) через колонку с оксидом алюминия: чем более заряжен 99
Мо
ТО 2−
4 сохраняется на колонке, где продолжает подвергаться радиоактивному распаду, в то время как полезный с медицинской точки зрения радиоизотоп 99 м
Тс
ТО −
4 элюируется в физиологическом растворе. Элюат из колонки должен быть стерильным и апирогенным, чтобы препарат Tc можно было использовать непосредственно, обычно в течение 12 часов после элюирования. [5] В некоторых случаях можно использовать сублимацию или экстракцию растворителем.
Примеры
[ редактировать ]- Комплекс, способный проникать через гематоэнцефалический барьер, образуется за счет восстановления 99 м
Тс
ТО −
4 с оловом(II) в присутствии лиганда оксима гексаметилпропиленамина (HMPAO) с образованием TcO- D,L -HMPAO . - , предназначенный для визуализации легких Комплекс Tc-MAA , генерируется за счет уменьшения 99 м
Тс
ТО −
4 с SnCl
2 в присутствии человеческого сывороточного альбумина. - [ 99 м
Тс
(OH2)3(CO)3]+ , устойчивый как к воде, так и к воздуху, образуется путем восстановления 99 м
Тс
ТО −
4 с окисью углерода. Это соединение является предшественником комплексов, которые можно использовать в диагностике и терапии рака, включающей предварительное нацеливание ДНК на ДНК. [12]
Соединения
[ редактировать ]Формула | имя | кристаллическая структура | размеры ячейки (Å) | объем элементарной ячейки (Å 3 ) | замечания | ссылки |
---|---|---|---|---|---|---|
Литко 4 | пертехнетат лития | [3] | ||||
LiTco 4 ·2H 2 O | дигидрат пертехнетата лития | [3] | ||||
LiTco 4 ·3H 2 O | тригидрат пертехнетата лития | П т 3 / мк | [3] | |||
НАТКО 4 | пертехнетат натрия | четырехугольный | а = 5,342, с = 1,874 | 338.91 | поглощает воду из атмосферы | [3] |
NaTco 4 ·H 2 O | моногидрат пертехнетата натрия | [3] | ||||
NaTcO 4 ·2H 2 O | дигидрат пертехнетата натрия | [3] | ||||
NaTco 4 ·4H 2 O | тетрагидрат пертехнетата натрия | [3] | ||||
КТЦО 4 | пертехнетат калия | четырехугольный | а = 5,647, с = 12,91 | 411.73 | используется для приготовления радиофармпрепаратов | [3] |
РБТЦО 4 | пертехнетат рубидия | четырехугольный | а = 5,762, с = 13,543 | 449.65 | [3] | |
α-CsTcO 4 | α-Пертехнетат цезия | четырехугольный | а = 5,898, с = 14,38 | летуч при температуре >470К | [3] | |
β-CsTcO 4 | β-пертехнетат цезия | орторомбический | а = 5,737, б = 5,92, с = 14,341 | 486.38 | [3] | |
ТЛТСО 4 | пертехнетат таллия | орторомбический | [3] | |||
ТЛТСО 4 | пертехнетат таллия | четырехугольный | [3] | |||
NH 4 TcO 4 | пертехнетат аммония | четырехугольный | технеций может поставляться в такой форме | [3] | ||
AgTCO 4 | пертехнетат серебра | четырехугольный | [3] |
Реакции
[ редактировать ]- Радиолиз TcO −
4 в нитратных растворах протекает через восстановление до TcO 2−
4, который вызывает сложные процессы диспропорционирования:
- Пертехнетат можно восстановить H 2 S с образованием Tc 2 S 7 . [13]
- Пертехнетат также восстанавливается до соединений Tc(IV/V) в щелочных растворах в резервуарах для ядерных отходов без добавления каталитических металлов, восстановителей или внешнего облучения. Реакции моно- и дисахаридов с 99 м ТсО −
4 дают водорастворимые соединения Tc(IV). [14]
Использование
[ редактировать ]Фармацевтическое использование
[ редактировать ]Период полураспада 99 м
Тс
является достаточно длительным, чтобы можно было выполнить синтез мечения радиофармацевтических и сцинтиграфических измерений без значительной потери радиоактивности. [5] Энергия, излучаемая из 99 м
Тс
составляет 140 кэВ, что позволяет исследовать глубокие органы тела. Радиофармпрепараты не оказывают предполагаемого фармакологического эффекта и используются в очень низких концентрациях. Радиофармацевтические препараты, содержащие 99 м
Тс
в настоящее время применяются для определения морфологии органов, тестирования функции органов, а также сцинтиграфической и эмиссионной томографии. Гамма-излучение, испускаемое радионуклидом, позволяет получать томографические изображения органов in vivo . В настоящее время более 80% радиофармпрепаратов, используемых в клинической практике, имеют маркировку 99 м
Тс
. Большинство радиофармпрепаратов с маркировкой 99 м
Тс
синтезируются путем восстановления пертехнетат-иона в присутствии лигандов, выбранных для придания органной специфичности лекарственному средству. В результате 99 м
Тс
Затем соединение вводится в тело, и «гамма-камера» фокусируется на срезах или плоскостях, чтобы отобразить пространственное распределение вещества. 99 м
Тс
.
Специальные приложения для обработки изображений
[ редактировать ]99 м
Тс
используется преимущественно при изучении щитовидной железы - ее морфологии, васкуляризации и функции. ТсО −
4 и йодид , благодаря их сравнимому соотношению заряд/радиус, аналогичным образом включаются в щитовидную железу. Пертехнетат-ион не включается в тиреоглобулин . Его также используют при исследовании перфузии крови, регионарного накопления и церебральных поражений головного мозга, поскольку он накапливается преимущественно в сосудистом сплетении .
Соли пертехнетата, такие как пертехнетат натрия, не могут проникать через гематоэнцефалический барьер . Помимо слюнных и щитовидной желез, 99 м
Тс
ТО −
4 локализуется в желудке. 99 м
Тс
ТО −
4 выводится почками в течение первых трех дней после инъекции. После проведения сканирования пациенту рекомендуется выпить большое количество воды, чтобы ускорить выведение радионуклида. [15] Другие методы 99 м
Тс
ТО −
4 введения включают внутрибрюшинное, внутримышечное, подкожное, а также пероральное введение. Поведение 99 м
Тс
ТО −
4- ион по существу один и тот же, с небольшими различиями, обусловленными разницей в скорости всасывания, независимо от способа введения. [16]
Синтез 99 м ТСО 4 − радиофармпрепараты
[ редактировать ]99 м
Тс
ТО −
4 выгоден для синтеза различных радиофармацевтических препаратов, поскольку Tc может принимать несколько степеней окисления. [5] Степень окисления и колиганды определяют специфичность радиофармпрепарата. Исходный материал Na[ 99 м
Тс
ТО
4 ] , выделяющийся после элюирования из колонки-генератора, как упоминалось выше, может быть восстановлен в присутствии комплексообразующих лигандов. Можно использовать множество различных восстановителей, но следует избегать использования восстановителей переходных металлов, поскольку они конкурируют с восстановителями переходных металлов. 99 м
Тс
для лигандов. Оксалаты , формиаты , гидроксиламин и гидразин также следует избегать, поскольку они образуют комплексы с технецием. Электрохимическое восстановление нецелесообразно.
В идеале синтез желаемого радиофармпрепарата из 99 м
Тс
ТО −
4 , восстановитель и желаемые лиганды должны находиться в одном контейнере после элюирования, и реакцию необходимо проводить в растворителе, который можно вводить внутривенно, например, в солевом растворе. Доступны наборы, содержащие восстановитель, обычно олово (II), и лиганды. Эти наборы стерильны, апирогенны, легко приобретаются и могут храниться в течение длительного периода времени. Реакция с 99 м
Тс
ТО −
4 происходит непосредственно после элюирования из колонки генератора и незадолго до предполагаемого использования. Высокая органная специфичность важна, поскольку введенная активность должна накапливаться в исследуемом органе, так как должно быть высокое соотношение активности органа-мишени к немишеням. При высокой активности в органах, соседних с исследуемым, изображение органа-мишени может быть затемнено. Кроме того, высокая органоспецифичность позволяет снизить инъецируемую активность и, следовательно, воздействие радиации на пациента. Радиофармацевтический препарат должен быть кинетически инертным, то есть он не должен химически изменяться in vivo на пути к органу-мишени.
Как 99 м ТК перевозчик
[ редактировать ]Генератор технеция-99m обеспечивает пертехнетат, содержащий короткоживущий изотоп. 99 м Tc для медицинского использования. Это соединение генерируется непосредственно из молибдата, удерживаемого на оксиде алюминия внутри генератора (подробнее см. в этом разделе).
В ядерной медицине
[ редактировать ]Пертехнетат имеет широкое применение в диагностической ядерной медицине . Поскольку технетат(VII) может замещать йод в канале симпортера Na/I (NIS) в фолликулярных клетках щитовидной железы , ингибируя поглощение йода фолликулярными клетками, 99 м Tc-пертехнетат можно использовать в качестве альтернативы 123 Я занимаюсь визуализацией щитовидной железы, хотя она конкретно измеряет поглощение, а не организацию. [17] Исторически его также использовали для оценки перекрута яичка , хотя ультразвук в современной практике чаще используется , поскольку он не доставляет дозу радиации на яички . Он также используется для маркировки аутологичных эритроцитов при сканировании MUGA для оценки сердечной функции левого желудочка, локализации желудочно-кишечного кровотечения перед эмболизацией или хирургическим лечением, а также при повреждении эритроцитов для обнаружения эктопической ткани селезенки .
Активно накапливается и секретируется слизистыми клетками слизистой оболочки желудка. [18] и поэтому технетат (VII), радиоактивно меченный технецием-99m, вводится в организм при поиске эктопической ткани желудка, как это обнаруживается в дивертикуле Меккеля при сканировании Меккеля. [19]
Нерадиоактивное использование
[ редактировать ]Все соли технеция умеренно радиоактивны, но некоторые из них исследовали возможность использования этого элемента из-за его химических свойств. В этих целях его радиоактивность является случайной, и обычно используются наименее радиоактивные (самые долгоживущие) изотопы Tc. В частности, 99 Tc (период полураспада 211 000 лет) используется в исследованиях коррозии, поскольку является продуктом распада легко получаемого коммерческого 99 м Тс изотоп. [3] Растворы технетата(VII) реагируют с поверхностью железа с образованием диоксида технеция, благодаря чему он способен действовать как ингибитор анодной коррозии . [20]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «пертехнетат» . Словарь Merriam-Webster.com .
- ^ Устынюк Юрий А.; Глориозов Игорь П.; Жохова Нелли И.; Герман Константин Евгеньевич; Калмыков, Степан Н. (ноябрь 2021 г.). «Гидратация пертехнетат-аниона. ТФП-исследование» . Журнал молекулярных жидкостей . 342 : 117404. doi : 10.1016/j.molliq.2021.117404 . ISSN 0167-7322 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р Уивер, Джейми; Содерквист, Чак З.; Вашингтон, Нэнси М.; Липтон, Эндрю С.; Гассман, Пол Л.; Люкенс, Уэйн В.; Крюгер, Альберт А.; Уолл, Натали А.; Макклой, Джон С. (21 февраля 2017 г.). «Химические тенденции в твердых щелочных пертехнетатах» . Неорганическая химия . 56 (5): 2533–2544. doi : 10.1021/acs.inorgchem.6b02694 . ПМИД 28221786 .
- ^ Уэллс, AF; Структурная неорганическая химия; Clarendon Press: Оксфорд, Великобритания; 1984 год; п. 1050.
- ^ Перейти обратно: а б с д и Швохау, К. (1994). «Радиофармацевтические препараты технеция - основы, синтез, структура и развитие». Энджью. хим. Межд. Эд. англ. 33 (22): 2258–2267. дои : 10.1002/anie.199422581 .
- ^ Британская энциклопедия: Технеций
- ^ Федосеев А.М.; Буданцева Н.А.; Григорьев, М.С.; Герман, Келли; Крупа, Ж.-К. (01 марта 2003 г.). «Синтез и свойства пертехнетатов нептуния(VI,V) и плутония(VI)» . Радиохимика Акта . 91 (3): 147–152. дои : 10.1524/ract.91.3.147.19976 . ISSN 2193-3405 .
- ^ Струб, Эрик; Грёдлер, Деннис; Заратти, Даниэле; Йонг, Кларенс; Дюннебир, Лиза; Баженова, Соня; Рока Юнгфер, Максимилиан; Брюгст, Мартин; Зегке, Маркус (08 мая 2024 г.). «Пертехнетаты - структурное исследование периодической таблицы» . Химия – Европейский журнал . 30 (26). дои : 10.1002/chem.202400131 . ISSN 0947-6539 .
- ^ Шохель, Мохаммед; Бустос, Дженна; Роузборо, Александр; Найман, май (28 декабря 2023 г.). «Димеры дигидроксида Zr/Hf с концевыми пертехнетатными/перренатными группами: выявление совместной подвижности Zr-TcO 4 в ядерном топливном цикле» . Химия – Европейский журнал . дои : 10.1002/chem.202303218 . ISSN 0947-6539 .
- ^ Шохель, Мохаммед; Бустос, Дженна; Роузборо, Александр; Найман, май (16 февраля 2024 г.). «Димеры дигидроксида Zr/Hf с концевыми пертехнетатными/перренатными группами: выявление совместной подвижности Zr-TcO 4 в ядерном топливном цикле» . Химия – Европейский журнал . 30 (10). дои : 10.1002/chem.202303218 . ISSN 0947-6539 .
- ^ Бизли, Т.М., Палмер, Х.Э. и Нелп, В.Б. (1966). «Распределение и выведение технеция у человека» . Физика здоровья . 12 (10): 1425–1435. дои : 10.1097/00004032-196610000-00004 . ПМИД 5972440 .
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Р. Альберто, Р. Шибли, А. Эгли, А. П. Шубигер, У. Абрам и Т. А. Каден (1998). «Новый металлоорганический аквакомплекс технеция для маркировки биомолекул: синтез [ 99 м
Тс
(ОЙ
2 )
3 (КО)
3 ] +
от [ 99 м
Тс
ТО
4 ] −
в водном растворе и его реакции с бифункциональным лигандом». J. Am. Chem. Soc. 120 (31): 7987–7988. doi : 10.1021/ja980745t .{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Эмелеус, HJ; Шарп, АГ (1968). Достижения неорганической химии и радиохимии, Том 11 . Академическая пресса. п. 26. ISBN 978-0-08-057860-6 .
- ^ Д. Э. Бернинг, Н. К. Шредер и Р. М. Чемберлин (2005). «Самовосстановление пертехнетата в водных щелочных растворах» . Журнал радиоаналитической и ядерной химии . 263 (3): 613–618. дои : 10.1007/s10967-005-0632-x . S2CID 95071892 .
- ^ Шукла С.К., Манни Г.Б. и Чиприани К. (1977). «Поведение пертехнетат-иона у человека». Журнал хроматографии Б. 143 (5): 522–526. дои : 10.1016/S0378-4347(00)81799-5 . ПМИД 893641 .
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Раззак, Массачусетс; Нагиб, М.; Эль-Гари, М. (1967). «Судьба пертехнетата натрия-технеция-99м». Журнал ядерной медицины . 8 (1): 50–59. ПМИД 6019138 .
- ^ Ре, UY; Вайдья, П.В.; Шнайдер, АБ; Бекерман, К; Пинский, С.М. (1983). «Агенты визуализации щитовидной железы: сравнение I-123 и пертехнетата Tc-99m». Радиология . 148 (3): 819–822. дои : 10.1148/radiology.148.3.6308711 . ПМИД 6308711 .
- ^ Ядерная визуализация дивертикула Меккеля: иллюстрированный очерк ловушек. Архивировано 17 января 2012 г. в Wayback Machine. С. Хьюн, доктор медицинских наук, Р. Амин, доктор медицинских наук, Б. Бэррон, доктор медицинских наук, Р. Декне, доктор медицинских наук, П. Николаидис, Доктор медицинских наук, Л. Ламки, доктор медицинских наук. Медицинская школа Техасского университета в Хьюстоне и Мемориал Германа - Техасский медицинский центр (TMC), Епископальная больница Св. Луки и Детская больница Техаса, Хьюстон, Техас. Последнее изменение: 5 сентября 2007 г.
- ^ Даймонд, Роберт; Ротштейн, Робин; Алави, Абасс (1991). «Роль визуализации технеция 99m-пертехнетата, усиленной циметидином, для визуализации дивертикула Меккеля» (PDF) . Журнал ядерной медицины . 32 (7): 1422–1424. ПМИД 1648609 .
- ^ Картледж, GH (1973). «Двадцатилетнее ингибирование коррозии пертехнетат-ионом». Коррозия . 29 (9): 361–362. дои : 10.5006/0010-9312-29.9.361 .